[发明专利]基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器及其制备方法，包括：1）提供半导体基底，在半导体基底的第一表面形成第一凹槽及第二凹槽；2）提供键合基底，在键合基底的第一表面形成第三凹槽；3）将半导体基底与键合基底键合；4）在键合基底内形成光纤安装孔；5）在半导体基底的第二表面形成光学增透膜；6）刻蚀半导体基底，以形成贯穿半导体基底的通孔；7）在通孔底部的键合基底的第一表面形成第一电极，在半导体基底的第二表面形成第二电极；8）释放可动质量块结构；9）在中心质量块的下表面形成光学高反膜。通过预设光纤安装孔，在降低驱动电压的同时，极大地增加在静电驱动模式下FP光纤滤波器腔长变化与电源选择之间的灵活性。

技术领域

本发明属于传感技术领域，特别涉及一种基于MEMS波长可调谐FP光纤滤波器及其制备方法。

背景技术

可调谐光纤滤波器(TOFF)是一种波长选择器件，在光纤通信和光纤传感领域中具有广泛的应用：在光纤通信领域，TOFF用于半导体激光器或光纤激光器的的反射腔镜和窄带滤波、复用/解复用器、光放大器中的噪声抑制、波长选择器、波长转换器、色散补偿器以及光性能监测等；在光纤传感领域尤其是光纤光栅和波长型法布里-珀罗光纤传感领域，TOFF是实现光纤传感网络波分解复用和波长信号解调的核心部件，其性能指标和器件成本是波长型光纤传感器大规模产业化发展的直接决定因素之一。

FP(Fabry-Perot)可调谐光滤波器是研究较多的TOFF类型，主要通过控制FP腔腔长或腔体的光折射率实现可调谐滤波，具有调谐速度快、调谐范围广、精细度高、串联接入式光路便于构建波长可调谐激光器等优点，在光纤传感应用领域尤其具有技术优势，但由于用作波长调谐的FP腔对两个腔镜的表面光洁度、光学反射率和相对移动过程中的平行度要求极高，制作工艺复杂、难度大、成本高，仅有极少的国外公司掌握该技术。

目前，FP可调滤波器的发展现状如下：

1)啁啾光纤光栅FP滤波器

FP腔由两个线性啁啾的光纤光栅组成，每个光栅有一样的啁啾系数和相同的折射率调制深度，它们分别作为一个反射镜，反射率和反射谱带宽由光栅的折射率调制强度，啁啾参数和光栅的长度决定。由两个啁啾光纤光栅构成的FP腔中总的响应和由两个部分透射的平板反射镜组成的FP谐振腔相似。虽然啁啾光纤光栅FP滤波器有三种结构，但不是最小腔长受光纤布拉格光栅长度的限制，或者制作过程太复杂，就是相当高的偏振损耗。

2)波导FP滤波器

通过波导的两端抛光后镀上反射率为89％的绝缘反射膜，滤波器的中心波长是通过在波导上加电压由电光效应来调节的。级联的波导滤波器可以有效地抑制噪声信号，并且可以用于12.5GHz间隔的128个信道的密集波分复用技术，促进了大范围的光学视频路由网络的发展。但是由于体积大，不便于集成。

3)液晶光调谐滤波器

液晶光调谐滤波器的原理就是FP腔的滤波特性。一般为多层结构，中间为液晶，两边为玻璃体，在玻璃体的内侧镀上透明电极(一般为Indium Tin Oxide Electrode)，然后再镀上多层介质高反膜构成FP腔，其调谐由改变两电极间的电场，从而引起液晶分子晶向排列的变化，从而改变其折射率来完成。属于块状结构，不利于与光纤的输入输出耦合，偏振态敏感；液晶存在散射损耗与吸收。

4)光纤FP滤波器

基本机构为光纤两端面直接镀高反膜，光纤本身构成F-P谐振腔，通过压电陶瓷拉伸光纤来调节腔长。但其插入损耗较大。

5)MEMS型FP滤波器